電壓質(zhì)量是考核電力企業(yè)供電服務(wù)水平的重要指標(biāo)之一。中國(guó)農(nóng)村電網(wǎng)線路供電半徑大，分支線多，用電負(fù)荷點(diǎn)多面廣，且小而分散，季節(jié)性負(fù)荷特征顯著，用電時(shí)段過(guò)于集中，年均負(fù)載率偏低，峰谷差較大。低谷負(fù)荷期配電變壓器處于輕載運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)用戶的供電電壓偏高；高峰負(fù)荷期配電變壓器處于重載或超載運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)用戶的供電電壓偏低（簡(jiǎn)稱為“低電壓”）。供電電壓偏高將使供用電設(shè)備絕緣老化加速、損耗增加，甚至危及電網(wǎng)和設(shè)備的安全。供電電壓偏低，即“低電壓”問(wèn)題將造成供用電設(shè)備效率降低，危及電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，導(dǎo)致部分家用電器無(wú)法正常使用，嚴(yán)重影響居民的生產(chǎn)生活。

隨著智能電網(wǎng)建設(shè)深入推進(jìn)，清潔能源利用比例逐年增加，分布式電源接入、電動(dòng)汽車(chē)充電樁批量建設(shè)導(dǎo)致配電網(wǎng)電壓波動(dòng)問(wèn)題更加突出[1]。目前針對(duì)高、中壓配電網(wǎng)的電壓控制技術(shù)，如有載調(diào)壓主變壓器、線路調(diào)壓器、變電站自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償、線路自動(dòng)無(wú)功補(bǔ)償?shù)确矫?，已有文獻(xiàn)研究并提出了免維護(hù)或無(wú)弧、無(wú)沖擊切換的有載調(diào)壓方案，但是沒(méi)有系統(tǒng)性地分析其優(yōu)缺點(diǎn)，低壓配電網(wǎng)的有載調(diào)壓技術(shù)卻較少涉及。因此本文將重點(diǎn)闡述國(guó)內(nèi)外配電變壓器有載調(diào)壓技術(shù)。

1配電變壓器調(diào)壓技術(shù)研究現(xiàn)狀

低壓配電網(wǎng)中占據(jù)主流的配電變壓器無(wú)載調(diào)壓方式已無(wú)法滿足配電臺(tái)區(qū)層級(jí)的調(diào)壓需求。有載調(diào)壓型配電變壓器可在負(fù)載條件下改變高低壓側(cè)變比，把電壓波動(dòng)限定在合格范圍內(nèi)，保障供電的連續(xù)性，改善供電質(zhì)量，并可大幅度降低電能損耗，國(guó)內(nèi)外早已開(kāi)始研究與探討中低壓配電變壓器的有載調(diào)壓技術(shù)與應(yīng)用[1-17]。文獻(xiàn)[3]按照變壓器調(diào)壓分接頭的組成，將有載調(diào)壓變壓器分為機(jī)械式改進(jìn)型、輔助線圈型和電力電子開(kāi)關(guān)型三類(lèi)，并對(duì)典型調(diào)壓技術(shù)的動(dòng)作原理和發(fā)展過(guò)程進(jìn)行了分析和比較。文獻(xiàn)[4]研究了一種基于GPS的配電變壓器帶在線濾油功能的有載調(diào)壓系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)的組成及特點(diǎn)，以提高配電變壓器有載調(diào)壓裝置的免維護(hù)性能，提高電壓合格率和供電可靠性。文獻(xiàn)[5]提出了一種電力電子式有載調(diào)壓方案，主要思路是取消傳統(tǒng)的機(jī)械和電動(dòng)操作機(jī)構(gòu)，采用二進(jìn)制編碼調(diào)節(jié)的方法實(shí)現(xiàn)配電變壓器無(wú)燃弧式的有載調(diào)壓。

有載調(diào)壓技術(shù)的應(yīng)用促進(jìn)了節(jié)能型配電變壓器技術(shù)性能的升級(jí)換代，有助于配電臺(tái)區(qū)的經(jīng)濟(jì)高效運(yùn)行和配電自動(dòng)化功能的延伸與拓展。配電變壓器有載調(diào)壓與并聯(lián)電容器投切相結(jié)合已成為中國(guó)目前實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)電壓無(wú)功綜合自動(dòng)控制、限定電壓波動(dòng)在合格范圍內(nèi)的重要手段，對(duì)保障用戶優(yōu)質(zhì)電力服務(wù)和提升配電網(wǎng)安全、可靠、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2配電變壓器新型調(diào)壓技術(shù)與實(shí)現(xiàn)

配電變壓器有載調(diào)壓技術(shù)對(duì)穩(wěn)定電壓、提高電壓合格率意義重大，是智能配電臺(tái)區(qū)實(shí)現(xiàn)電壓無(wú)功綜合協(xié)調(diào)控制的基礎(chǔ)條件。配電變壓器新型有載調(diào)壓技術(shù)大體可分為機(jī)械式、電力電子式、復(fù)合式三大類(lèi)。機(jī)械式又可分為改進(jìn)型、帶在線濾油裝置型和真空滅弧型3種。

2.1機(jī)械式有載調(diào)壓技術(shù)

（1）機(jī)械式改進(jìn)型。機(jī)械式改進(jìn)型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)是在傳統(tǒng)機(jī)械式有載分接開(kāi)關(guān)的基礎(chǔ)上，附加一電子開(kāi)關(guān)電路，其分接開(kāi)關(guān)由1個(gè)過(guò)渡電阻和少量晶閘管組成，限制分接頭切換過(guò)程的電弧是通過(guò)電子開(kāi)關(guān)電路和機(jī)械開(kāi)關(guān)的配合實(shí)現(xiàn)，分接開(kāi)關(guān)原理和電子開(kāi)關(guān)電路情況具體如圖1所示[3]。機(jī)械式改進(jìn)型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是無(wú)需配置時(shí)間控制回路，通過(guò)操作機(jī)械開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)晶閘管的觸發(fā)；缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作速度慢。

圖1機(jī)械式改進(jìn)型分接開(kāi)關(guān)原理及其電子開(kāi)關(guān)電路

（2）帶在線濾油裝置型。帶在線濾油裝置型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)是在傳統(tǒng)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)基礎(chǔ)上附加1臺(tái)在線濾油裝置。在線濾油裝置由控制系統(tǒng)、動(dòng)力系統(tǒng)、濾芯、壓力表、操作面板等組成，其中動(dòng)力系統(tǒng)由電動(dòng)機(jī)、油泵構(gòu)成，濾芯分為除水濾芯和除雜濾芯，用來(lái)凈化變壓器油，壓力表用來(lái)監(jiān)視濾罐內(nèi)的壓力，濾芯更換提示。有載調(diào)壓裝置在線濾油裝置工作原理如圖2所示[2]。

圖2有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)在線濾油裝置工作原理

控制系統(tǒng)依據(jù)有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)動(dòng)作次數(shù)記錄，控制啟動(dòng)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)油泵工作，利用壓力將分接開(kāi)關(guān)中的變壓器油通過(guò)連管吸入到濾罐進(jìn)行過(guò)濾，再將過(guò)濾后的油注入到有載分接開(kāi)關(guān)油室中。該有載調(diào)壓技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)在線自動(dòng)濾油，降低分接切換電弧的影響，減少了維護(hù)成本，適用于傳統(tǒng)配電變壓器的有載調(diào)壓改造；缺點(diǎn)是額外增加一套在線濾油裝置，增加了投資成本和裝置本身的維護(hù)工作量（如更換濾芯等）。

（3）真空滅弧型。機(jī)械式真空滅弧型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)不同于傳統(tǒng)的絕緣油滅弧，分接頭切換在真空管中完成，不存在切換電弧造成油劣化和污染問(wèn)題。機(jī)械式真空滅弧型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)功能實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵是真空切換開(kāi)關(guān)的選擇與過(guò)渡電路的設(shè)計(jì)，性能水平主要取決于真空觸點(diǎn)的切換參數(shù)，包括額定電流、額定電壓與額定容量。機(jī)械式真空有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)切換電路具體如圖3所示[16]，R為過(guò)渡電阻，V1、V2為真空管。

圖3機(jī)械式真空有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)切換原理

機(jī)械式真空滅弧型有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，動(dòng)作可靠。但真空管如發(fā)生真空泄漏，則可能發(fā)生電弧不熄滅或在過(guò)電壓作用下發(fā)生真空電擊穿情況，導(dǎo)致級(jí)間短路事故。如果增加安全防護(hù)后備措施，則需要增加過(guò)渡電阻和真空管的數(shù)量，成本提高[18-20]。